岩锚梁施组设计本科毕业设计(编辑修改稿)

岩锚梁施组设计本科毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

房开挖到一定高度以后即可进行岩锚梁施工，而不是等整个洞室全部开挖完成后再施作，这样就可以为下一步的施工创造了十分有利的条件 争取了更多的时间，整个主厂房的施工工期就得以缩短，直接 产生显著的经济效益。 工程概况及 岩锚梁 研究 现状 卡里巴北岸 扩机 工程位于赞比亚和津巴布韦两国交界的赞比西河上， 在赞比亚首都卢萨卡以南 197 公里赞、津边境卡里巴峡谷内。 卡里巴水库的水资源由赞比亚和津巴布韦两国共享，按水域面积排名为世界第四大水库，按库容排名 则 是世界第一 大水库。 卡里巴北岸水电站 主要结构物有 128 米高的混凝土双曲拱坝、进水口、引水洞、地下厂房、尾水洞、地面主变压器和开关站 等。 卡里巴北岸水电站扩机工程是 在 原有水电站的 基础上 扩建两台 180MW的发电机组并 扩建相应的引水洞、厂房、尾水洞及进出水口。 扩建厂房的尺寸为 **（长*宽 *高） ， 岩锚梁岩台开挖宽度为 1m，岩台斜面高程在 ~，长度 2m，与垂直方向夹角为 30 度，岩锚梁砼顶部高程为 ， 在厂房上下游中间位置分别布置有母线室和控制室，将岩锚梁分为四段，岩锚梁顶部与洞室混凝土顶部高程相同。 天津大学 20xx 届本科生毕业设计 2 图 11 赞比亚卡里巴地下厂房开挖断面图 图 12 厂房岩锚梁锚杆布置图 天津大学 20xx 届本科生毕业设计 3 我国对于岩锚梁 的施工正处于完善推广阶段，对此也逐步形成了自己的一整套较为成熟的技术规范 [1~4]，这对于类似工程的设计和施工也起到了很好的指导作用。 随着我国对于水利等基础建设的力度逐渐加大， 岩锚梁技术成功运用于 一大批水电站， 为类似工程积累了大量的宝贵经验。 参与建设的各个单位诸如中国水电 顾问集团西北勘测设计研究院 、 水利水电力部水利水电建设总局 等积极对施工经验进行总结和研究， 并取得了相关的研究成果 [5~7]。 而施工参建人员对岩锚梁施工的研究成果也是贯穿岩锚梁施工的整个过程，包括地下厂房的设计 [8]、地下厂房施工顺序 [9~13]、岩锚梁的开挖技术 [14~15]、锚杆设计 [16]、混凝土施工等 [17~18]。 综观国内外岩锚梁的施工研究现状，岩锚梁 使得厂房的施工程序多样化，能缩短厂房的关键线路，提高现场资源的使用效率，对施工方案的设计和优化有很大的帮助，因此岩锚梁在地下厂房中的运用是一个趋势，是会在未来水利建设中经常使用 的 一项工艺。 主要研究内容 岩锚梁施工是一项综合性技术，内容涉及土建施工的各项工作。 从开挖爆破到梁体的系统支护，从锚杆施工到混凝土浇筑，再到混凝土成型保护等。 根据现场情况确定开挖爆破方案，针对岩石地质条件并经过多次现场试验确定锚杆安装及注浆参数，结合实际确定合理的岩锚梁混凝土施工方案，并根据后续的开挖特点研究确定可行的混凝土养护及外观保护方案。 本文共分为七 个章节 ，主要内容如下： 第一章 为绪论， 主要是 综述相关研究背景、意义 、 工程的概况和 目前研究现状 等 ， 指出 本文的主要研究内容； 第二章主要讲地下厂房岩锚吊车梁基础开挖技术 ,针对岩台的较高的质量要求提出切实可行的开挖方案；第三章讲岩锚吊车梁锚固施工，从锚杆的造孔到安装注浆，这直接关系到梁体成型后的承重能力；第四章是岩锚梁 浇筑前需要安装埋设的监测仪器及施工技术要求；第五章叙述混凝土浇筑施工；第六章讲混凝土的成型 外观保护； 第 七 章为结束语，综述了本文的主要研究成果，同时也提出了一些不足之处，有待进一步地研究。 天津大学 20xx 届本科生毕业设计 4 第二章 卡里巴地下厂房岩锚梁岩台开挖技术 开挖施工方案选择 在确定 岩锚梁 开挖施工 方案前 ， 应 先 结合地下厂房的开挖措施的特点 ，合理安排施工程序，确保厂房洞室群的整体稳定，此时合理的开挖分层显得尤为重要：既要考虑现场施工设备的性能和能力及其他工作面的干扰，又有确保岩锚梁岩 台的最终成型质量。 这样不仅能够加快地下厂房的整体施工进度，又可以确保岩锚梁施工不受其它因素约束。 作为一个水电站项目，地下厂房施工一直是施工进度计划上的关键线路，而岩锚吊车梁施工又是厂房前期工作的重中之重， 因为只有岩锚梁的混凝土强度达到设计要求后，才能进行后续的开挖。 而一个岩锚吊车梁的施工成功与否，首先需要考虑的就是岩台的开挖。 根据施工技术规范，岩锚梁岩台开挖不允许欠挖，超挖量 应小于 10cm，残孔率应 不小 于 90%，开挖后的岩台斜面角度偏差小于 1176。 这就要求开挖的精确性， 所以岩锚吊车梁的施工前应采用 主爆区 预裂 后预留保护层的方法分层开挖，然后 岩台 采用人工钻孔的方式进行。 厂房 中间 的拉槽爆破 可采用 液压 D7 钻机 垂直钻孔、台阶爆破方式。 而岩台顶部的水平保护层、岩台的上下直墙和斜面开挖钻孔方法、保护层厚度和爆破参数等都应通过现场多次试验后分析确定。 岩锚吊车梁保护层开挖 必须采用光面爆破技术，采取密集钻孔、隔孔装药、多周期、短进尺 的方式 ，严格控制每个循环的起爆药量以使得爆破引起的围岩松动及超欠挖满足设计要求。 为减少厂房下层开挖对岩锚梁振动的影响，在梁体混凝土浇筑前，应提前对下层边墙进行预裂爆破。 开挖施工步骤 卡里巴北 岸扩机地下厂房开挖可以按高程分为四层，大致分为岩锚梁以上（ EL392 以上） 、岩锚梁 施工 区域 （ EL392~EL382） 、 发电机层（ EL382~371） 及发电机层 以下 （ EL371 以下） 四层。 结合现场施工需要，主爆区施工也需要根据高程分为四层进行，即： 第一层： ～ ； 第二层： ～ ； 第三层： ～ ； 第四层： ～。 岩锚梁开挖施工的大致顺序为： 第一步： 主爆区先行预裂后利用 D7 液压钻机进行分层梯段爆破 ， 上下游 预留 厚度为 3 米的 保护层。 考虑到爆破时不能够影响原有厂房的正常运行，爆破采用的最大单响药量必须 进行控制。 主爆区的第一、二层爆破与出渣应该循环连续进行，同时系统锚杆及监控仪天津大学 20xx 届本科生毕业设计 5 器等安装需要及时跟进。 第二步： 接上一步之后，对 EL387 以上的保护层（①区）进行人工钻爆，同时清理石渣。 第三步： 如上述第一第二步，先对 ~EL387 之间的主爆区进行 D7 液压钻机钻爆出渣以后对该区间的保护层（②区）进行钻爆，清运 以上的全部渣体，并用反铲 平整 场地。 第四步： 在平整后的 场地上搭设施工样架，测量控制钻孔孔位及角度，对岩台三角体保护层（③区）进行开挖钻爆，清理石渣。 第五步： 在第四层 EL382~ 之间的主爆区钻爆出渣后，对上下游的保护层（④区）人工开挖并清除 EL382 以上的全部渣体。 随后对场地进行平整，为后续的岩锚梁锚杆钻孔安装及混凝土施工搭设施工平台提供条件。 厂房岩锚吊车梁开挖顺序见图 21： 图 21 厂房岩锚梁岩台开挖顺序图 爆破设计及施工 钻孔设备及钻孔孔径的选择 针对上述的施工方案，本设计的开挖分为两种：一种是主爆区的拉槽爆破，另一种是保护层的人工剥离。 因此采用的钻具拟采用钻杆直径为 76 毫米阿特拉斯 D7 液压钻机进行拉槽爆破，而上下游的保护层和岩锚梁岩台斜面则采用钻杆直径为 42 毫米手持风动钻机。 爆破设计及施工 天津大学 20xx 届本科生毕业设计 6 （ 一）拉槽施工（ ～ ） 根据现场详细工程地质报告及相关技术规范 ，主爆区的爆破作业先进行预裂爆破然后进行台阶式钻爆。 预裂孔应严格按照爆破试验确定的参数沿预留的保护层边线钻孔后装药。 （预裂孔孔距为 80 厘米，孔深 10 米。 装药的平 均线装密度取 500g/m，最大单响药量为 5 千克，采用直径为 32 毫米药卷。 间歇不耦合形式填充装药 ，单孔单响，孔间采用 25 毫秒的继爆管连接。 ） 预裂爆破完成后，进行主爆区的台阶式开挖，主爆孔采用间排距为 ，孔深为单根钻杆（即 米）。 由于业主提出在距离扩建厂房的爆破点最近的机组附近振动幅度不能超过 1 厘米，经过多次的试验后确定，主爆区的最大单响药量为 千克，装药结构为单孔单响的连续不耦合形式，孔间采用 25毫秒与 40毫秒的两种继爆管连接。 （二）①区、②区和④区施工 根据施工设计的分层，保护层开挖的孔深分别为 5 米和 米。 光面爆破孔间距为 50 厘米，采用直径为 18 厘米的药卷连续不耦合装药，线装药密度取250g/m，利用 10g/m的导爆索连接。 主爆区的空间距取 1m 1m，单位耗药量取179。 ，采用直径为 32 厘米的药卷连续不耦合装药，孔间用 40 毫秒的继爆管连接。 同样，为了控制爆破振动速度，爆破最大单响药量不超过 千克。 （三） ③区施工 对岩台三角区的保护层的开挖，上下游垂直面的光爆孔在钻孔完成后及时封口保护。 斜面光爆孔造孔 需要 搭设样架 ，同时测量跟进以保证准确性。 手风钻沿样架钻孔，每个光爆孔都采用导向管进行施工，并且为了保证钻杆的居中，在每个导向管的上口处都加了对中夹片。 岩锚梁③区施工顺序： EL392 以上边墙欠挖处理→①区和③区垂直光爆孔凿孔→①区和②区开挖→地质素描及基岩面验收→ EL392 以上边墙系统锚杆及喷混凝土支护→ （岩台下拐点）以下锁口锚杆及角钢防护施工→ →③区斜面光爆孔钻孔样架搭设→③区斜面光爆孔钻孔→③区装药爆破。 表 21 岩锚梁岩台③区爆破参数表 爆破孔类型 孔径 mm 孔深 m 孔间距 m 平均线装药密度 g/m 单孔装药量 g 垂直光爆孔 斜面光爆孔 42 42 2 200 135 300 270 根据现场爆破试验 和类似工程的相关参数 ， ③区内垂直光爆孔采用 直径为18mm 的 药卷，连续不耦合装药 ，用 10g/m导爆索连接 ；斜面光爆孔内采用 直径天津大学 20xx 届本科生毕业设计 7 为 32mm 的 药卷，装药结构为 10g/m 导爆索连接、间歇不耦合装药，封堵长度20cm。 在斜光面孔装药时，由于现场没有竹片，采用 8铁丝代替，将药卷和导爆索用胶带绑扎在 8铁丝上缓慢的推入孔内，孔口封堵采用浸泡湿润后的废纸片。 爆破最大单响药量为 ，采用 25ms 的继爆管延时。 爆破网络图及装药结构见图 22。 图 22 ③区典型爆破网络及装药结构图 开挖后期处理 岩台开挖完成后，应立即进行的是测量确定 是否存在超欠挖。 若与施工图所示的开挖尺寸、高程和开挖线等有偏差，应立即进项附加开挖且不允许爆破，也就是说只能手工操作。 岩锚吊车梁开挖保护，岩锚吊车梁开挖完成后，为防止应力释放产生层面松弛而导致掉块，对已开挖出来的岩锚梁上下部位的系统支护要及时跟上，特别是、 、 的三排锚杆在开挖后 24 小时内实施完毕。 在不良地质洞段可采用 L= 的Φ 25 锚杆，间排距 进行支护或由施工单位、设计根据现场具体情况确定支护方式，且应在 5 天内完成。 岩锚吊车梁部位断层及节理裂隙的处理 ,对于岩锚吊车梁部位出露的断层及节理裂隙，应由设计单位根据其走向和倾向提出处理意见，在出露位置附近适当增加浅层锁口锚杆，在吊车梁混凝土浇筑前，须将表面断层泥和松动岩块、岩屑清除干净，断层应回填，裂隙应加固处理。 天津大学 20xx 届本科生毕业设计 8 质量控制 （ 1） 爆破残孔率：Ⅰ、Ⅱ类围岩不小于 90%；Ⅲ类围岩不小于 60%。 （ 2） 超欠挖 ： 梁体岩壁 应严格控制超挖，最大超挖值 应小于 15cm，不允许出现欠挖现象；在岩锚吊车梁下拐点附近应严格控制超挖，不大于 10cm。 （ 3） 超挖处理 ： 若 岩锚吊车梁及其附近区域超挖值小于 15cm，不必进行特殊处理，与梁体混凝土一起浇筑。 但当 岩锚梁或其附近区域岩体 超挖值大于 15cm，应及时通知设计单位，设计单位根据开挖情况 提出处理措施后进行处理。 （ 4） 斜面角度偏差 ： 岩锚吊车梁岩台斜面修整后，应尽量达到设计角度，角度偏差控制在177。 1176。 以内。 （ 5） 围岩爆破松动范围控制措施 ： 岩锚吊车梁基础开挖时，应预留一定厚度的保护层，然后使用光面或预裂爆破，并用人工撬除，以确保围岩爆破松动范围在Ⅱ类以上围岩应小于 30cm，Ⅲ类围岩应小于 40cm，Ⅳ类围岩应小于 60cm。 爆破监测 由于卡里巴项目是机组扩建项目，业主提出爆破施工作业不能影响原有机组的正常运行，要求在距离爆破点最近的机组旁设置监测点，并要求质点振动速度不能超过 1cm/s。 我们根据前苏联 萨道夫斯基经验关系式作为峰值质点震动速度衰减规律的回归方程： )( 3/1RQKV （ 21） 式中 ： V— 峰值质点震动速度， cm/s； Q— 单响最大药量， kg； R— 爆心距， m；K， α— 回归系数。 由上式我们可以爆破点的最大单响药量， 由此 指导现场施工并实施实时监测，再形成表格后上报业主。 附表是厂房爆破时所测得的数据。 本工程在岩锚梁岩台开挖过程中，在参考同类工程的爆破经验的前提下，通过施工现场实际的爆破试验取得了比较合理的爆破参数，从而使岩锚梁岩台爆破在安全、快速的情况下进行。 实践证明该方案是可行的， 岩锚梁锚台开挖完成后，光面孔残孔率 可以 达到 95%以上，残孔无裂纹，实测岩台面平均超挖值为 11cm，爆破效果较好，达到了预。